فارسی

بررسی عمیق الگوی Saga برای مدیریت تراکنش‌های توزیع‌شده در معماری میکروسرویس، شامل مزایا، چالش‌ها، استراتژی‌های پیاده‌سازی و مثال‌های واقعی.

الگوی Saga: پیاده‌سازی تراکنش‌های توزیع‌شده برای میکروسرویس‌ها

در دنیای میکروسرویس‌ها، حفظ سازگاری داده‌ها در چندین سرویس می‌تواند یک چالش بزرگ باشد. تراکنش‌های سنتی ACID (اتمیسیته، سازگاری، ایزوله‌سازی، دوام) که معمولاً در برنامه‌های یکپارچه (monolithic) استفاده می‌شوند، اغلب برای محیط‌های توزیع‌شده مناسب نیستند. اینجاست که الگوی Saga وارد می‌شود و راه‌حلی قوی برای مدیریت تراکنش‌های توزیع‌شده و تضمین یکپارچگی داده‌ها در میان میکروسرویس‌ها ارائه می‌دهد.

الگوی Saga چیست؟

الگوی Saga یک الگوی طراحی است که برای مدیریت دنباله‌ای از تراکنش‌های محلی در چندین میکروسرویس استفاده می‌شود. این الگو راهی برای دستیابی به سازگاری نهایی (eventual consistency) فراهم می‌کند، به این معنی که اگرچه داده‌ها ممکن است به طور موقت ناسازگار باشند، اما در نهایت به یک وضعیت سازگار می‌رسند. به جای اتکا به یک تراکنش اتمی واحد که چندین سرویس را در بر می‌گیرد، الگوی Saga تراکنش را به مجموعه‌ای از تراکنش‌های کوچکتر و مستقل تقسیم می‌کند که هر کدام توسط یک سرویس واحد انجام می‌شود.

هر تراکنش محلی در یک Saga، پایگاه داده یک میکروسرویس واحد را به‌روزرسانی می‌کند. اگر یکی از تراکنش‌ها با شکست مواجه شود، Saga مجموعه‌ای از تراکنش‌های جبرانی (compensating transactions) را برای خنثی کردن تغییرات ایجاد شده توسط تراکنش‌های قبلی اجرا می‌کند و در عمل، کل عملیات را به عقب برمی‌گرداند (rollback).

چرا از الگوی Saga استفاده کنیم؟

عوامل متعددی الگوی Saga را به ابزاری ارزشمند برای مدیریت تراکنش‌ها در معماری میکروسرویس تبدیل می‌کنند:

ACID در مقابل BASE

درک تفاوت بین ACID و BASE (Basically Available, Soft state, Eventually consistent) هنگام تصمیم‌گیری برای استفاده از الگوی Saga بسیار مهم است.

دو استراتژی اصلی پیاده‌سازی Saga

دو روش اصلی برای پیاده‌سازی الگوی Saga وجود دارد: هماهنگی مبتنی بر رویداد (Choreography) و ارکستراسیون (Orchestration).

۱. Saga مبتنی بر هماهنگی رویداد (Choreography)

در یک Saga مبتنی بر هماهنگی رویداد، هر میکروسرویس با گوش دادن به رویدادهای منتشر شده توسط میکروسرویس‌های دیگر و واکنش مناسب به آنها، در Saga شرکت می‌کند. هیچ ارکستراتور مرکزی وجود ندارد؛ هر سرویس مسئولیت‌های خود را می‌داند و می‌داند چه زمانی باید اقدامات خود را انجام دهد.

چگونه کار می‌کند:

  1. Saga زمانی شروع می‌شود که یک میکروسرویس رویدادی را منتشر می‌کند که نشان‌دهنده شروع تراکنش است.
  2. میکروسرویس‌های دیگر در این رویداد مشترک می‌شوند و پس از دریافت آن، تراکنش محلی خود را انجام می‌دهند.
  3. پس از تکمیل تراکنش، هر میکروسرویس رویداد دیگری را منتشر می‌کند که موفقیت یا شکست عملیات خود را نشان می‌دهد.
  4. میکروسرویس‌های دیگر به این رویدادها گوش می‌دهند و اقدامات مناسب را انجام می‌دهند، یا به مرحله بعدی Saga می‌روند یا در صورت بروز خطا، تراکنش‌های جبرانی را آغاز می‌کنند.

مثال: ثبت سفارش در فروشگاه آنلاین (Choreography)

  1. سرویس سفارش: یک درخواست سفارش جدید دریافت کرده و رویداد `OrderCreated` را منتشر می‌کند.
  2. سرویس موجودی: در رویداد `OrderCreated` مشترک می‌شود. پس از دریافت رویداد، موجودی را بررسی می‌کند. اگر کافی باشد، اقلام را رزرو کرده و رویداد `InventoryReserved` را منتشر می‌کند. اگر کافی نباشد، رویداد `InventoryReservationFailed` را منتشر می‌کند.
  3. سرویس پرداخت: در رویداد `InventoryReserved` مشترک می‌شود. پس از دریافت رویداد، پرداخت را پردازش می‌کند. اگر موفقیت‌آمیز باشد، رویداد `PaymentProcessed` را منتشر می‌کند. اگر شکست بخورد، رویداد `PaymentFailed` را منتشر می‌کند.
  4. سرویس ارسال: در رویداد `PaymentProcessed` مشترک می‌شود. پس از دریافت رویداد، محموله را آماده کرده و رویداد `ShipmentPrepared` را منتشر می‌کند.
  5. سرویس سفارش: در رویداد `ShipmentPrepared` مشترک می‌شود. پس از دریافت رویداد، سفارش را به عنوان تکمیل‌شده علامت‌گذاری می‌کند.
  6. جبران (Compensation): اگر رویداد `PaymentFailed` یا `InventoryReservationFailed` منتشر شود، سرویس‌های دیگر گوش می‌دهند و تراکنش‌های جبرانی را انجام می‌دهند (مانند آزاد کردن موجودی رزرو شده).

مزایای Choreography:

معایب Choreography:

۲. Saga مبتنی بر ارکستراسیون (Orchestration)

در یک Saga مبتنی بر ارکستراسیون، یک ارکستراتور مرکزی (که اغلب به عنوان یک سرویس اختصاصی یا یک ماشین حالت پیاده‌سازی می‌شود) Saga را مدیریت کرده و اجرای تراکنش‌های محلی توسط میکروسرویس‌های شرکت‌کننده را هماهنگ می‌کند. ارکستراتور به هر سرویس می‌گوید چه کاری را و در چه زمانی انجام دهد.

چگونه کار می‌کند:

  1. Saga زمانی شروع می‌شود که یک کلاینت از ارکستراتور درخواست آغاز تراکنش را می‌کند.
  2. ارکستراتور دستوراتی را به میکروسرویس‌های شرکت‌کننده برای انجام تراکنش‌های محلی‌شان ارسال می‌کند.
  3. هر میکروسرویس تراکنش خود را انجام داده و موفقیت یا شکست آن را به ارکستراتور اطلاع می‌دهد.
  4. بر اساس نتیجه، ارکستراتور تصمیم می‌گیرد که به مرحله بعدی برود یا تراکنش‌های جبرانی را آغاز کند.

مثال: ثبت سفارش در فروشگاه آنلاین (Orchestration)

  1. ارکستراتور سفارش: یک درخواست سفارش جدید دریافت می‌کند.
  2. ارکستراتور سفارش: دستوری به سرویس موجودی برای رزرو اقلام ارسال می‌کند.
  3. سرویس موجودی: اقلام را رزرو کرده و به ارکستراتور سفارش اطلاع می‌دهد.
  4. ارکستراتور سفارش: دستوری به سرویس پرداخت برای پردازش پرداخت ارسال می‌کند.
  5. سرویس پرداخت: پرداخت را پردازش کرده و به ارکستراتور سفارش اطلاع می‌دهد.
  6. ارکستراتور سفارش: دستوری به سرویس ارسال برای آماده‌سازی محموله ارسال می‌کند.
  7. سرویس ارسال: محموله را آماده کرده و به ارکستراتور سفارش اطلاع می‌دهد.
  8. ارکستراتور سفارش: سفارش را به عنوان تکمیل‌شده علامت‌گذاری می‌کند.
  9. جبران (Compensation): اگر هر مرحله‌ای با شکست مواجه شود، ارکستراتور سفارش دستورات جبرانی را به سرویس‌های مربوطه ارسال می‌کند (مانند آزاد کردن موجودی رزرو شده).

مزایای Orchestration:

معایب Orchestration:

پیاده‌سازی تراکنش‌های جبرانی

یک جنبه حیاتی الگوی Saga، پیاده‌سازی تراکنش‌های جبرانی است. این تراکنش‌ها برای خنثی کردن اثرات تراکنش‌های قبلاً تکمیل شده در صورت بروز شکست اجرا می‌شوند. هدف این است که سیستم به یک وضعیت سازگار بازگردد، حتی اگر کل Saga نتواند تکمیل شود.

ملاحظات کلیدی برای تراکنش‌های جبرانی:

مثال‌هایی از تراکنش‌های جبرانی:

چالش‌ها و ملاحظات

در حالی که الگوی Saga مزایای قابل توجهی ارائه می‌دهد، چالش‌ها و ملاحظاتی نیز به همراه دارد:

موارد استفاده و مثال‌ها

الگوی Saga برای موارد استفاده متنوعی، به ویژه در سیستم‌های توزیع‌شده و معماری میکروسرویس، بسیار مناسب است. در اینجا چند مثال رایج آورده شده است:

مثال: تراکنش بانکی جهانی

سناریویی را تصور کنید که شامل یک تراکنش بانکی جهانی بین دو بانک مختلف واقع در کشورهای مختلف است که تحت قوانین و بررسی‌های انطباق متفاوتی قرار دارند. الگوی Saga می‌تواند تضمین کند که تراکنش مراحل تعریف‌شده را دنبال می‌کند:

  1. آغاز تراکنش: مشتری انتقال وجهی را از حساب خود در بانک A (واقع در آمریکا) به حساب گیرنده در بانک B (واقع در آلمان) آغاز می‌کند.
  2. بانک A - اعتبارسنجی حساب: بانک A حساب مشتری را اعتبارسنجی می‌کند، موجودی کافی را بررسی می‌کند و اطمینان حاصل می‌کند که هیچ محدودیتی روی حساب وجود ندارد.
  3. بررسی انطباق (بانک A): بانک A یک بررسی انطباق را برای اطمینان از عدم نقض مقررات ضد پولشویی (AML) یا تحریم‌های بین‌المللی انجام می‌دهد.
  4. انتقال وجه (بانک A): بانک A از حساب مشتری پول برداشت کرده و وجوه را به یک مرکز پایاپای یا بانک واسط ارسال می‌کند.
  5. پردازش در مرکز پایاپای: مرکز پایاپای تراکنش را پردازش می‌کند، تبدیل ارز (USD به EUR) را انجام می‌دهد و وجوه را به بانک B هدایت می‌کند.
  6. بانک B - اعتبارسنجی حساب: بانک B حساب گیرنده را اعتبارسنجی کرده و اطمینان حاصل می‌کند که فعال است و واجد شرایط دریافت وجه است.
  7. بررسی انطباق (بانک B): بانک B بررسی انطباق خود را با رعایت مقررات آلمان و اتحادیه اروپا انجام می‌دهد.
  8. واریز به حساب (بانک B): بانک B وجه را به حساب گیرنده واریز می‌کند.
  9. تأیید: بانک B یک پیام تأیید به بانک A ارسال می‌کند، که سپس به مشتری اطلاع می‌دهد که تراکنش تکمیل شده است.

تراکنش‌های جبرانی:

ابزارها و فناوری‌ها

ابزارها و فناوری‌های متعددی می‌توانند در پیاده‌سازی الگوی Saga کمک کنند:

بهترین شیوه‌ها برای پیاده‌سازی الگوی Saga

برای پیاده‌سازی مؤثر الگوی Saga، بهترین شیوه‌های زیر را در نظر بگیرید:

نتیجه‌گیری

الگوی Saga ابزاری قدرتمند برای مدیریت تراکنش‌های توزیع‌شده در معماری میکروسرویس است. با تقسیم تراکنش‌ها به مجموعه‌ای از تراکنش‌های کوچکتر و مستقل و فراهم کردن مکانیزمی برای جبران شکست‌ها، الگوی Saga به شما امکان می‌دهد تا سازگاری داده‌ها را حفظ کرده و سیستم‌هایی تاب‌آور، مقیاس‌پذیر و با اتصال ضعیف بسازید. اگرچه پیاده‌سازی الگوی Saga می‌تواند پیچیده باشد، مزایایی که از نظر انعطاف‌پذیری، مقیاس‌پذیری و تاب‌آوری ارائه می‌دهد، آن را به یک دارایی ارزشمند برای هر معماری میکروسرویس تبدیل می‌کند.

درک تفاوت‌های ظریف الگوی Saga، مزایا و معایب بین Choreography و Orchestration، و اهمیت تراکنش‌های جبرانی به شما قدرت می‌دهد تا سیستم‌های توزیع‌شده قوی طراحی و پیاده‌سازی کنید که پاسخگوی نیازهای محیط‌های کسب‌وکار پیچیده امروزی باشند. پذیرش الگوی Saga گامی به سوی ساخت معماری‌های میکروسرویس واقعاً تاب‌آور و مقیاس‌پذیر است که قادر به مدیریت حتی پیچیده‌ترین تراکنش‌های توزیع‌شده با اطمینان هستند. به یاد داشته باشید که هنگام اعمال این الگو، نیازها و زمینه خاص خود را در نظر بگیرید و به طور مداوم پیاده‌سازی خود را بر اساس تجربه واقعی و بازخوردها اصلاح کنید.